Ištirtos 3 lengvai talpinio artumo jutiklio grandinės

Šiame įraše mes išsamiai aptariame 3 pagrindines artumo jutiklio grandines su daugeliu taikymo grandinių ir išsamiomis grandinės savybėmis. Pirmosiose dviejose talpinio artumo jutiklio grandinėse naudojamos paprastos IC 741 ir IC 555 koncepcijos, o paskutinė yra šiek tiek tikslesnė ir apima tikslią IC PCF8883 konstrukciją.

1) Naudojant IC 741

Žemiau paaiškinta grandinė gali būti sukonfigūruota taip, kad įjungtų relę ar bet kokią tinkamą apkrovą, pvz., A vandens čiaupas , kai tik žmogaus talpa ar ranka priartėja prie talpinės jutiklio plokštės. Esant specifinėms sąlygoms, rankos artumo pakanka tik grandinės išėjimui suaktyvinti.

Didelės varžos įvestį suteikia Q1, kuris yra įprastas lauko tranzistorius, pavyzdžiui, 2N3819. Standartinis 741 veikimo stiprintuvas naudojamas jautraus įtampos lygio jungiklio pavidalu, kuris vėliau valdo srovės buferį Q2, vidutinės srovės pnp bipolinį tranzistorių, tokiu būdu įjungdamas relę, kuri gali būti įprasta perjungti įrenginį, pvz., Signalizaciją, maišytuvą ir kt. .

Kai grandinė yra laukimo būsenos būsenos būsenoje, įtampa 3 stiprintuvo stiprintuvo kaištyje nustatoma didesnė už 2 kaiščio įtampos lygį, tinkamai sureguliuojant iš anksto nustatytą VR1.

Tai užtikrina, kad įtampa ties išėjimo kaiščiu 6 bus didelė, todėl tranzistorius Q2 ir relė liks išjungta.

Kai pirštas yra arti jutiklio plokštės arba lengvai liečiasi, sumažėjęs priešingas šališkumas VGS padidins FET Q1 nutekėjimo srovę, o dėl to sumažėjęs R1 įtampa sumažins 3 stiprintuvo kaiščio įtampą žemiau įtampos, esančios 2 kaištis.

Tai sukels kaiščio 6 įtampos kritimą ir atitinkamai įjungs relę naudodamas Q2. Rezistorius R4 gali būti nustatytas tam, kad relė būtų išjungta normaliomis sąlygomis, atsižvelgiant į tai, kad veikimo stiprintuvo kaiščio 6 išėjime gali susidaryti maža teigiama išjungta įtampa, net jei kaiščio 3 įtampa yra mažesnė nei 2 kaiščio įtampa ramybės būsenos. Šią problemą būtų galima išspręsti paprasčiausiai pridedant LED seriją su Q2 pagrindu.

2) Naudojant IC 555

Šiame įraše paaiškinta efektyvi IC 555 pagrindu veikianti talpinio artumo jutiklio grandinė, kuri gali būti naudojama aptikti įsibrovėlius šalia brangaus objekto, pavyzdžiui, jūsų transporto priemonės. Idėjos paprašė ponas Maxas Payne'as.

Grandinės užklausa

Sveiki, Swagatam,

Prašome paskelbti, kad dviratyje gali būti naudojama talpinė / kūno / jautri grandinė. Toks įtaisas, matomas automobilio apsaugos sistemoje. Kai kas nors priartėja prie automobilio ar paprastas „1 in ch“ artumas suveikia pavojaus signalą 5 sekundėms.

Kaip veikia tokio tipo signalizacija, aliarmas įsijungia tik tada, kai kažkas priartėja (tarkim, 30 cm), kokio tipo jutiklį jie naudoja?

Grandinės schema

Grandinės vaizdo sutikimas: „Elektor Electronics“

Dizainas

Talpos jutiklio grandinę galima suprasti naudojant šį aprašymą:

IC1 iš esmės yra laidinis kaip nuostabus, tačiau be realaus kondensatoriaus. Čia įvedama talpinė plokštė, kuri užima kondensatoriaus padėtį, reikalingą staigiam darbui.

Reikia pažymėti, kad didesnė talpinė plokštė užtikrins geresnį ir patikimesnį grandinės atsaką.

Kadangi grandinė yra skirta veikti kaip transporto priemonės kėbulo įspėjimo apie apsaugą sistema, pats kėbulas galėtų būti naudojamas kaip talpinė plokštė, o jos tūris būtų milžiniškas, tai visai tiktų.

Kai talpinė artumo jutiklio plokštė bus integruota, IC555 įsijungs į budėjimo režimą, kad būtų galima atlikti staigius veiksmus.

Aptikus „žemės“ elementą, esantį arti žmogaus, kuris gali būti žmogaus ranka, reikalinga talpa yra sukurta per 2/6 kaištį ir IC žemę.

Tai, kas išdėstyta pirmiau, lemia momentinį dažnio vystymąsi, nes IC pradeda svyruoti savo stabiliuoju režimu.

Stabilus signalas gaunamas IC 3 kontakte, kuris yra tinkamai „integruotas“ R3, R4, R5 ir C3 ---- C5 pagalba.

„Integruotas“ rezultatas pateikiamas „Opamp“ stadijai, sukurtai kaip lyginamasis.

Aplink IC2 suformuotas palyginimas reaguoja į šį IC1 pokytį ir paverčia jį įjungiančia įtampa, veikiančia T1 ir atitinkama rele.

Relė gali būti prijungta prie sirenos ar rago, kad būtų galima sunerimti.

Tačiau praktiškai matyti, kad IC1 sukelia didžiausią teigiamos ir neigiamos įtampos impulsą tuo metu, kai šalia plokštės aptinkamas apatinis įžeminimas.

IC2 reaguoja tik į šį staigų smailės įtampos padidėjimą reikalingam paleidimui.

Jei talpinis kūnas ir toliau yra šalia plokštės, smailės 3 smailės dažnio įtampa išnyksta iki aa lygio, kurio IC2 gali būti neaptinkama, todėl jis tampa neaktyvus, o tai reiškia, kad relė išlieka aktyvi tik tuo metu, kai atvežamas talpinis elementas arba nuimamas šalia plokštės paviršiaus.

P1, P2 gali būti sureguliuoti, kad iš talpinės plokštės būtų pasiektas didžiausias jautrumas
Norint gauti užfiksavimo veiksmą, IC2 išvestis gali būti toliau integruota į apverčiamąją grandinę, todėl talpinio artumo jutiklio grandinė yra labai tiksli ir jautri

3) Naudojant IC PCF8883

„IC PCF8883“ sukurtas taip, kad veiktų kaip tikslaus talpinio artumo jutiklio jungiklis per unikalią (EDISEN patentuotą) skaitmeninę technologiją, kad būtų galima nustatyti kuo mažesnį talpos skirtumą aplink jo nurodytą jutiklinę plokštelę.

Pagrindinės funkcijos

Pagrindinės šio specializuoto talpinio artumo jutiklio savybės gali būti toliau pateikti tyrimai:

Šiame paveikslėlyje parodyta vidinė IC PCF8883 konfigūracija

IC nesiremia tradicine dinaminis talpos jutimo būdas greičiau nustato statinės talpos kitimą, naudodamas automatinę korekciją per nuolatinį automatinį kalibravimą.

Jutiklis iš esmės yra mažos laidžios plėvelės pavidalo, kuris gali būti tiesiogiai integruotas su atitinkamais IC kištukais numatytam talpiniam jutimui, arba galbūt nutrauktas didesniais atstumais per koaksialinius kabelius, kad būtų galima atlikti tikslias ir efektyvias nuotolinio talpinio artumo jutimo operacijas

Šie paveikslai rodo IC PCF8883 informaciją. Išsamus įvairių kontaktų ir įmontuotų grandinių veikimas gali būti suprantamas šiais punktais:

Išsami informacija apie IC PCF8883

Pinout IN, kuris turėtų būti sujungtas su išorine talpine jutimo folija, yra sujungtas su IC vidiniu RC tinklu.

RC tinklo „tdch“ išleidimo laikas lyginamas su antrojo „in-bult“ RC tinklo, vadinamo „tdchimo“, iškrovimo laiku.

Du RC tinklai periodiškai kraunami per VDD (INTREGD) per keletą vienodų ir sinchronizuotų jungiklių tinklų, o vėliau rezistoriaus pagalba išleidžiami į Vss arba žemę

Šio įkrovimo įvykdymo greitį reguliuoja atrankos dažnis, žymimas „fs“.

Jei pastebima, kad potencialų skirtumas mažėja žemiau vidinės nustatytos etaloninės įtampos VM, atitinkama palyginamojo išėjimo galia būna maža. Loginis lygis, kuris seka palyginamaisiais, identifikuoja tikslų lygintuvą, kuris iš tikrųjų galėtų pereiti prieš kitą.

Ir jei nustatoma, kad pirmasis sušaudė viršutinį lygiklį, tai sukelia impulsą CUP, tuo tarpu, jei nustatoma, kad apatinis lygintuvas persijungė prieš viršutinį, tada impulsas įjungiamas CDN.

Pirmiau minėti impulsai kontroliuoja įkrovos lygį per išorinį kondensatorių Ccpc, susietą su kaiščiu CPC. Kai CUP generuojamas impulsas, Ccpc tam tikrą laikotarpį įkraunamas per VDDUNTREGD, kuris sukelia Ccpc potencialo didėjimą.

Tomis pačiomis linijomis, kai impulsas pateikiamas CDN, Ccpc susiejamas su dabartiniu kriauklės įtaisu su žeme, kuris išleidžia kondensatorių, dėl kurio gali sugriūti.

Kai tik talpa prie kaiščio IN padidėja, ji atitinkamai padidina iškrovos laiką tdch, dėl kurio atitinkamo palyginamojo elemento įtampa krinta atitinkamai ilgesniu laiku. Kai tai įvyksta, palyginamojo įrenginio išėjimas linkęs mažėti, o tai savo ruožtu sukelia CDN impulsą, priversdamas išorinį kondensatorių CCP išsikrovti šiek tiek mažesniu laipsniu.

Tai reiškia, kad CUP dabar generuoja didžiąją impulsų dalį, dėl kurios CCP ima dar labiau įsikrauti, neatlikdama jokių tolesnių veiksmų.

Nepaisant to, automatinio įtampos valdomo IC kalibravimo funkcija, kuri remiasi kriauklės srovės reguliavimu „ism“, susijusiu su kaiščiu IN, stengiasi subalansuoti išleidimo laiką tdch, siedama jį su viduje nustatytu iškrovos laiku tdcmef.

Įtampa per Ccpg yra valdoma srove ir tampa atsakinga už talpos išmetimą į IN gana greitai, kai nustatoma, kad potencialas visoje CCP didėja. Tai puikiai subalansuoja didėjančią įvesties kaiščio IN talpą.

Dėl šio efekto atsiranda uždaros ciklo sekimo sistema, kuri nuolat stebi ir automatiškai išlygina iškrovos laiką tdch, atsižvelgdama į tdchlmf.

Tai padeda ištaisyti vangius IC talpos IN talpos pokyčius. Greitai įkraunant, pavyzdžiui, kai žmogaus pirštas greitai priartėja prie jutimo folijos, aptarta kompensacija gali nepasireikšti, esant pusiausvyros sąlygoms, išsiskyrimo laikotarpio trukmė nesiskiria, todėl impulsas pakaitomis svyruoja visoje CUP ir CDN.

Tai taip pat reiškia, kad esant didesnėms Ccpg reikšmėms, CUP arba CDN atveju galima tikėtis santykinai riboto kiekvieno impulso įtampos pokyčio.

Todėl vidinė srovės kriauklė kompensuoja lėčiau ir taip padidina jutiklio jautrumą. Priešingai, kai CCP sumažėja, jutiklio jautrumas sumažėja.

Integruotas jutiklio monitorius

Pastatytas skaitiklio etapas stebi jutiklio paleidimus ir atitinkamai skaičiuoja impulsus per CUP arba CDN, skaitiklis nustatomas iš naujo, kai tik pakinta ar keičiasi pulso kryptis per CUP į CDN.

Išvesties kaištis, vaizduojamas kaip OUT, aktyvuojamas tik tada, kai aptinkamas pakankamas impulsų skaičius CUP arba CDN. Kuklus trukdžių lygis arba lėta sąveika jutiklyje ar įvesties talpoje neturi jokio poveikio išvesties paleidimui.

Lustas atkreipia dėmesį į keletą sąlygų, pvz., Nevienodus įkrovimo / iškrovimo modelius, kad būtų užtikrintas patvirtintas išėjimo perjungimas ir pašalintas netikras aptikimas.

Išplėstinis paleidimas

IC yra pažangi paleidimo grandinė, leidžianti lustui gana greitai pasiekti pusiausvyrą, kai tik įjungiamas maitinimas.

Viduje kaištis OUT yra sukonfigūruotas kaip atviras nutekėjimas, kuris pradeda įtampą su didele logika (Vdd) su didžiausia 20mA srove pritvirtintai apkrovai. Tuo atveju, kai išvesties apkrova viršija 30mA, maitinimas nedelsiant atjungiamas dėl akimirksniu įsijungiančios apsaugos nuo trumpojo jungimo.
Šis kištukas taip pat suderinamas su CMOS, todėl tampa tinkamas visoms CMOS pagrįstoms apkrovoms ar grandinės pakopoms.

Kaip minėta anksčiau, mėginių ėmimo dažnio parametras „fs“ susijęs su 50% dažnio, naudojamo RC laiko tinkle. Atrankos dažnį galima nustatyti iš anksto nustatytu intervalu, tinkamai nustatant CCLIN vertę.

Viduje moduliuojamas osciliatoriaus dažnis esant 4% per pseudo-atsitiktinį signalą, slopina bet kokią aplinkinių kintamųjų dažnių trukdžių galimybę.

Išvesties būsenos parinkiklio režimas

IC taip pat turi naudingą „išvesties būsenos pasirinkimo režimą“, kuris gali būti naudojamas išvesties kaiščiui monostabilioje arba bistabilėje būsenoje reaguoti į įėjimo įtaiso talpinį jutimą. Tai pateikiama tokiu būdu:

1 režimas (TYPE įjungtas Vss): išvestis tampa aktyvi sp tol, kol įvestis laikoma išorine talpine įtaka.

2 režimas (TYPE įjungtas VDD / NTRESD): Šiame režime išėjimas pakaitomis įjungiamas ir išjungiamas (aukštas ir žemas), atsižvelgiant į paskesnę talpinę sąveiką jutiklio folijoje.

3 režimas (įjungtas CTYPE tarp TYPE ir VSS): su šia sąlyga išvesties kaištis įsijungia (žemai) tam tikrą iš anksto nustatytą laiką, atsižvelgiant į kiekvieną talpinę jutimo įvestį, kurios trukmė yra proporcinga CTYPE vertei ir gali būti keičiama kurio sparta yra 2,5 ms / nF talpa.

Standartinė CTYPE vertė norint apeiti 10 ms vėlavimą režime Nr. 3 gali būti 4,7 nF, o didžiausia leistina CTYPE vertė yra 470nF, o tai gali sukelti maždaug sekundės vėlavimą. Bet kokios staigios talpinės intervencijos ar įtaka šiuo laikotarpiu yra tiesiog ignoruojama.

Kaip naudotis grandine

Tolesniuose skyriuose mes sužinome tipinę grandinės konfigūraciją naudojant tą patį IC, kurį galima pritaikyti visiems produktams, kuriems reikalingas tikslus nuotolinis valdymas artumo skatinamos operacijos .

Siūlomas talpinis artumo jutiklis gali būti įvairiai naudojamas daugelyje skirtingų programų, kaip nurodyta šiuose duomenyse:

Tipinę programos konfigūraciją naudojant IC galima pamatyti toliau:

Programos grandinės konfigūracija

+ Įvesties šaltinis yra prijungtas prie VDD. Norint, kad mikroschema veiktų patikimiau, pageidautina, kad lyginamasis kondensatorius būtų prijungtas visoje VDD ir žemėje, taip pat visoje VDDUNTREGD ir žemėje.

COLIN talpos vertė, gaunama ant CLIN kaiščio, efektyviai nustato mėginių ėmimo greitį. Padidėjęs mėginių ėmimo dažnis gali padėti padidinti jutimo įvesties laiką proporcingai padidinant dabartinį suvartojimą

Artumo jutiklio plokštė

Jutimo talpinė jutimo plokštelė gali būti miniatiūrinės metalinės folijos arba plokštės, ekranuotos ir izoliuotos nelaidžiu sluoksniu, formos.

Ši jutimo sritis gali būti nutraukta ilgesniais atstumais per koaksialinį kabelį CCABLE, kurio kiti galai gali būti susieti su IC IN, arba plokštė gali būti tiesiog tiesiogiai sujungta su IC INpinout, priklausomai nuo taikymo poreikių.

IC yra sumontuota vidinė žemų dažnių filtro schema, kuri padeda užgniaužti visas radijo dažnių trikdžių formas, kurios gali bandyti prasiskverbti į IC per IC IN kištuką.

Be to, kaip nurodyta diagramoje, taip pat galima pridėti išorinę konfigūraciją naudojant RF ir CF, kad būtų dar labiau sustiprintas RF slopinimas ir sustiprintas RF atsparumas grandinei.

Norint pasiekti optimalų grandinės veikimą, rekomenduojama, kad CSENSE + CCABLE + Cp talpos verčių suma būtų nurodytame tinkamame diapazone, geras lygis galėtų būti apie 30pF.

Tai padeda valdymo kontūrui geriau veikti su CSENSE statine talpa, kad išlygintų gana lėtesnę sąveiką jutimo talpinėje plokštelėje.

Pasiekti padidėjusius talpinius įnašus

Norint pasiekti padidintą talpinių įėjimų lygį, gali būti rekomenduojama įtraukti papildomą rezistorių Rc, kaip nurodyta diagramoje, kuris padeda kontroliuoti išleidimo laiką pagal vidinio laiko reikalavimo specifikacijas.

Pritvirtintos jutimo plokštės arba jutimo folijos skerspjūvio plotas tampa tiesiogiai proporcingas grandinės jautrumui, kartu su kondensatoriaus Ccpc verte, sumažėjusi Ccpc vertė gali labai paveikti jutimo plokštės jautrumą. Todėl norint pasiekti efektyvų jautrumo kiekį, MUP gali būti optimaliai ir atitinkamai padidintas.

Kabelis, pažymėtas CPC, yra priskiriamas didelei impedancijai, todėl jis gali būti jautrus nuotėkio srovėms.

Įsitikinkite, kad „Ccpc“ yra pasirinktas su aukštos kokybės MKT tipo kondensatoriaus ar X7R tipo PPC, kad būtų galima pasiekti optimalų dizainą.

Veikia esant žemai temperatūrai

Jei sistemą ketinama eksploatuoti esant ribotai įėjimo galiai iki 35 pF ir esant šalčiui –20 laipsnių C, tuomet gali būti patartina sumažinti maitinimo įtampą į IC iki maždaug 2,8 V. Tai savo ruožtu sumažina Vlicpc įtampos veikimo diapazoną, kurio specifikacija yra nuo 0,6 V iki VDD - 0,3 V.

Be to, sumažinus Vucpc veikimo diapazoną, proporcingai gali sumažėti grandinės įėjimo talpos diapazonas.

Be to, galima pastebėti, kad Vucpc vertė didėja mažėjant temperatūrai, kaip parodyta diagramose, o tai mums parodo, kodėl tinkamas maitinimo įtampos sumažinimas padeda mažėjant temperatūrai.

Rekomenduojamos komponentų specifikacijos

6 ir 7 lentelėse nurodomas rekomenduojamas komponentų verčių diapazonas, kurį galima tinkamai pasirinkti pagal norimas naudojimo specifikacijas, atsižvelgiant į aukščiau pateiktas instrukcijas.

Nuoroda: https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/PCF8883.pdf